GLDA對狼尾草鎘吸收、富集及轉(zhuǎn)運(yùn)能力的影響

國偉強(qiáng) 杜雪 彭玉蘭 趙春莉 曲同寶

GLDA對狼尾草鎘吸收、富集及轉(zhuǎn)運(yùn)能力的影響

國偉強(qiáng)，杜 雪，彭玉蘭，趙春莉，曲同寶*

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，長春 130118）

摘要：【目的】探究可降解螯合劑谷氨酸二乙酸四鈉（GLDA）以不同濃度施加時，對狼尾草鎘（Cd）吸收、富集及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，為充分利用螯合劑與植物聯(lián)合修復(fù)Cd污染的土壤提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā恳岳俏膊轂樵囼?yàn)材料，采用盆栽試驗(yàn)法，分析不同濃度GLDA[0（對照）、1、2、3、4和5 mmol/kg]處理下狼尾草生長特性、生理指標(biāo)及狼尾草各部位對Cd的富集量，并進(jìn)行GLDA濃度與狼尾草理化性質(zhì)的相關(guān)性分析?！窘Y(jié)果】與對照相比，隨著GLDA濃度的增加，狼尾草株高、根長和總生物量均呈先升高后降低的變化趨勢，在GLDA濃度為2 mmol/kg時分別增加8.23%、4.41%和7.75%;狼尾草葉綠素a含量、總?cè)~綠素含量和葉綠素a/b也呈先升高后降低的變化趨勢，在GLDA濃度為2 mmol/kg時達(dá)最大值，分別為對照的1.16、1.09和1.19倍。在GLDA處理下狼尾草富集系數(shù)（BCF）與對照相比明顯升高且表現(xiàn)為根>葉>莖;在GLDA濃度為2 mmol/kg時，狼尾草轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）高于1.00，植物修復(fù)系數(shù)（PRF）達(dá)最大值，為1.93。相關(guān)分析表明，螯合劑GLDA處理濃度與狼尾草株高、葉綠素含量、地上部生物量及地下部生物量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01，下同），而與地下部Cd含量呈極顯著正相關(guān)?！窘Y(jié)論】低濃度GLDA可通過促進(jìn)狼尾草葉綠素的生成提高光合效率，促進(jìn)其生長，提高其富集及轉(zhuǎn)運(yùn)能力，高濃度則抑制狼尾草生長。GLDA對狼尾草修復(fù)Cd污染的最適濃度為2 mmol/kg，可顯著提升狼尾草修復(fù)Cd污染的效率。

關(guān)鍵詞： 生物降解螯合劑GLDA;狼尾草;鎘;富集;轉(zhuǎn)運(yùn);植物修復(fù)系數(shù)

中圖分類號：S688.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）11-2969-08

Effects of GLDA on cadmium absorption， accumulation and translocation ability of Pennisetum alopecuroides

GUO Wei-qiang， DU Xue， PENG Yu-lan， ZHAO Chun-li， QU Tong-bao*

（College of Horticulture，Jilin Agricultural University， Changchun? 130118， China）

Abstract：【Objective】The experimental objective was to explore the effects of the degradable chelating agent GLDA on the absorption，enrichment and transport of Pennisetum alopecuroides cadmium（Cd） when applied at different concentrations，aiming to provide a scientific basis for the full use of chelating agents and plants to repair Cd-contaminated soil.【Method】P. alopecuroides was used as experimental material， and pot experiment was conducted to study the effects of different molar mass concentrations of GLDA[0（control），1，2，3，4，5 mmol/kg] on the growth index，physiological index，the concentration of Cd in each part of P. alopecuroides. The correlation between GLDA concentration and the physicochemical properties of P. alopecuroides was analyzed. 【Result】The results showed that compared with the control，the plant height，root length and total biomass of P. alopecuroides increased first and then decreased with the increase of GLDA molar mass concentration， the plant height increased 8.23%， the root length increased 4.41% and the total biomass increased 7.75% with GLDA 2 mmol/kg. The chlorophyll a，total chlorophyll and chlorophyll a/b of P. alopecuroides increased firstly and then decreased，and reached the maximum value with GLDA 2 mmol/kg， which were 1.16，1.09 and 1.19 times of those of the control treatment. Compared with the control， the bioconcentration factors（BCF） of P. alopecuroides under GLDA treatment increased and showed the order of root>leaf>stem. When the molar concentration of GLDA was 2 mmol/kg，translocation factor（TF）>1.00，the maximum value of PRF was 1.93. Correlation analysis showed that the concentration of GLDA was significantly negatively correlated with plant height，chlorophyll，aboveground biomass and underground biomass of P. alopecuroides（P<0.01， the same below），but positively correlated with underground Cd content. 【Conclusion】Comprehensive analysis showed that low concentration of GLDA can improve photosynthetic efficiency，promote the growth of P. alopecuroides and increase its enrichment and transport capacity by promoting the production of chlorophyll，while high concentration can inhibit the growth of P. alopecuroides. The optimum molar mass concentration of GLDA for P. alopecuroides to remediate cadmium pollution is 2 mmol/kg，which can significantly improve the remediation efficiency of cadmium pollution.

Key words：biodegradable chelator GLDA; Pennisetum alopecuroides; cadmium; accumulation; translocation; phytoremediation factor

Foundation item： National Natural Science Foundation of China（42077443）; Jilin? Science and Technology Deve-lopment Plan Project（20190303078SF）

0 引言

【研究意義】大氣沉降、采礦冶煉及污水灌溉等因素導(dǎo)致重金屬鎘（Cd）污染日益嚴(yán)重（串麗敏等，2014;He et al.，2015;陳雅麗等，2019），調(diào)查結(jié)果顯示每年進(jìn)入農(nóng)田的Cd總量高達(dá)1417 t，其中僅有13%可通過各種途徑被輸出，其余大部分仍滯留在農(nóng)田中（陳能場等，2017）。Cd已成為我國農(nóng)田最主要的污染物，不僅影響作物產(chǎn)量和安全，還會通過食物鏈的積累威脅人類生命健康（張運(yùn)紅等，2018;蔣欣梅等，2020）。應(yīng)用植物修復(fù)重金屬污染的土壤是一種行之有效的方法，可通過植物提取、固定和降解等方式減少土壤中的有毒有害物質(zhì)（Mahar et al.，2016），但植物修復(fù)技術(shù)存在修復(fù)周期長、植物生物量小等局限性（Wang et al.，2019;Li et al.，2020）。因此選擇生物量大、生長迅速和重金屬富集能力較強(qiáng)的耐性植物是新的研究方向，可通過改善其重金屬富集能力，從而提高修復(fù)效率?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】許多學(xué)者利用螯合劑與植物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染的場地，取得了突破性進(jìn)展。螯合劑可與重金屬結(jié)合形成可溶性絡(luò)合物促進(jìn)土壤中植物的吸收，目前應(yīng)用較多的螯合劑主要包括乙二胺四乙酸（EDTA）、檸檬酸（CA）、乙二胺二琥珀酸（EDDS）、二乙基三乙酸（NTA）和乙二醇雙四乙酸（EGTA）等（丁竹紅等，2009;鄭黎明等，2017）。張熹等（2014）研究表明添加EDTA可顯著提高黑麥草對Cd的吸收;韓廿等（2019）應(yīng)用油葵修復(fù)Cd、砷（As）復(fù)合污染土壤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)施用NTA、EGTA、EDDS和EDTA均可提高油葵對重金屬污染土壤的修復(fù)效率;王天順等（2020）研究發(fā)現(xiàn)在土壤中添加EDDS、NTA和EGTA 3種螯合劑均可促進(jìn)鉆葉紫菀對Cd、鉛（Pb）、鋅（Zn）和銅（Cu）的富集與轉(zhuǎn)運(yùn)。但傳統(tǒng)螯合劑在植物修復(fù)中存在著生物降解性差、損害土壤特性、抑制植物生長和人工合成成本高等問題，難以推廣使用（Wang et al.，2019）。谷氨酸二乙酸四鈉（GLDA）是一種新型綠色可降解生物螯合劑，具有易降解、污染低、適用pH范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)（賀玉龍等，2020）。衛(wèi)澤斌等（2015）研究表明，施用GLDA后東南景天對土壤Cd和Zn的提取效率顯著提升;吳青等（2015）研究發(fā)現(xiàn)GLDA萃取去除Cd、鎳（Ni）、Cu的效果與EDTA相同且對土壤毒害更小;覃建軍等（2020）研究表明，多次低劑量施加GLDA可顯著增加象草地上部生物量和Cd含量?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】禾本科植物適應(yīng)性強(qiáng)，根莖發(fā)達(dá)，地下須根相互延伸交錯，有利于吸收土壤中的重金屬（趙雅曼等，2019），與螯合劑聯(lián)合修復(fù)重金屬污染具有較高的研究價值。狼尾草（Pennisetum alopecuroides）是一種生長迅速、生物量大、根系發(fā)達(dá)的多年生草本，對重金屬Cd具有較好的耐性和較強(qiáng)的富集能力，在修復(fù)高濃度Cd污染土壤方面具有極大的應(yīng)用潛力（王瑜等，2015;喬云蕾，2016;鄭瑞倫等，2021）。目前探究GLDA濃度對大生物量植物生長和修復(fù)效率影響的研究較少，在狼尾草與GLDA聯(lián)合修復(fù)重金屬污染方面尚未見相關(guān)報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以狼尾草為試驗(yàn)材料，通過溫室內(nèi)盆栽試驗(yàn)探究可降解螯合劑GLDA以不同濃度施加時，對狼尾草生長特性、生物量、生理指標(biāo)和Cd富集量等理化性質(zhì)的影響，以期為充分利用螯合劑與植物聯(lián)合修復(fù)Cd污染土壤及提高植物修復(fù)效率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

狼尾草種子購自長春市美錦園林公司，千粒重為4.19 g;GLDA購自山東遠(yuǎn)聯(lián)化工股份有限公司;氯化鎘（CdCl2·2.5H2O）為優(yōu)純級。土壤采自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院苗圃（0～20 cm），土壤有機(jī)質(zhì)含量56.39 g/kg，全氮含量4.5 g/kg，堿解氮含量151 mg/kg，速效磷含量13.78 mg/kg，速效鉀含量204 mg/kg，pH 6.74，土壤Cd2+背景值為0.021 mg/kg，自然風(fēng)干后過20目孔徑篩備用。

1. 2 試驗(yàn)方法

選取20 cm×18 cm營養(yǎng)缽作試驗(yàn)盆缽，稱取供試土壤2 kg置于營養(yǎng)缽中（盆下墊塑料托盤以防止添加物滲漏），隨后添加CdCl2·2.5H2O，使供試土壤中Cd濃度達(dá)20 mg/kg。尿素和磷酸二氫鉀分別以100和80 mg/kg作為基礎(chǔ)肥料施入土壤，加水充分混勻，在室溫自然光下陳化7 d。

選取籽粒飽滿的狼尾草種子播種于育苗穴盤中，10 d后將長出3～4片子葉且長勢一致的狼尾草幼苗移栽至試驗(yàn)缽中，每缽5株，統(tǒng)一正常田間管理。40 d后，為保證添加的均勻性，將GLDA溶于超純水中再均勻澆灌于土壤表面。GLDA濃度設(shè)為0（對照，CK）、1、2、3、4和5 mmol/kg，每個梯度設(shè)3組平行試驗(yàn)。通過稱量控制每盆加水量，使土壤水分保持在70%，每盆播種、澆水和收割均同步進(jìn)行，15 d后收獲植株并采集根際土壤進(jìn)行指標(biāo)分析。

1. 3 樣品采集與測定

狼尾草葉綠素含量采用乙醇—丙酮混合液浸泡法測定（王思予等，2017a）。將測定完葉片葉綠素含量的植株收獲，根系與地上部（莖、葉）分離，經(jīng)超純水反復(fù)沖洗后用濾紙吸干，測量其株高和根長。在105 ℃烘箱中殺青30 min后，于70 ℃烘干至恒重，測定其樣品地上部與地下部生物量干重。測定生物量后將狼尾草根、莖、葉研磨成粉末過篩備測。采集的根際土壤經(jīng)自然風(fēng)干后，去除雜物并研磨，過篩備測。植物樣品用HNO3-HClO4（體積比4∶1）消解;土壤樣品用HCl-HNO3-HF（體積比6∶3∶1）消解，待測液采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-MS）測定。

1. 4 相關(guān)系數(shù)計算

利用耐性系數(shù)（Tolerance index，TI）表示植物對重金屬的耐受性（關(guān)海燕，2019），利用富集系數(shù)（Bioconcentration factors，BCF）和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（Translocation factor，TF）分別表示重金屬在植物體內(nèi)的積累和轉(zhuǎn)移（王瑞琛，2020），用植物修復(fù)系數(shù)（Phytoremediation factor，PRF）評價各處理的修復(fù)效果（Li et al.，2020）。系數(shù)公式計算如下：

TI=處理組RW或SW/對照組RW或SW

BCF=Cp/Cs

TF=Ca/Cr

PRF=（Ca×Ma）/（C′a×M′a）

式中：RW為地上部生物量（g），SW為地下部生物量（g）;Cp為根、莖、葉各部分重金屬含量（mg/kg），Cs為土壤重金屬含量（mg/kg）;Ca為植物地上部重金屬含量（mg/kg），Cr為植物根部重金屬含量（mg/kg）;Ca和C′a分別為處理組和對照組植物地上部重金屬含量（mg/kg），Ma和M′a分別為處理組和對照組植物地上部生物量（g）。

1. 5 統(tǒng)計分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以O(shè)rigin 2018制圖。

2 結(jié)果與分析

2. 1 GLDA處理對狼尾草生長指標(biāo)的影響

如表1所示，GLDA濃度為1～5 mmol/kg時，狼尾草株高和根長均呈先升高后降低的變化趨勢。在GLDA濃度為2 mmol/kg時均達(dá)最大值（70.60和16.57 cm），較對照分別增加8.23%和4.41%;在GLDA濃度為5 mmol/kg時降至最低值（52.68和14.34 cm），分別較對照降低19.24%和9.64%。方差分析結(jié)果表明，各處理間根長差異不顯著（P>0.05，下同），株高差異顯著（P<0.05，下同）。

狼尾草總生物量隨GLDA濃度的增加呈先升高后下降的變化趨勢，在濃度為2 mmol/kg時達(dá)最大值（4.59 g），較對照增加7.75%，濃度為5 mmol/kg時降至最低值（3.35 g）。其中，地上部生物量為2.51～3.61 g，隨GLDA濃度增加呈先升高后降低的變化變化;地下部生物量為0.84～0.98 g，隨GLDA濃度增加總體呈降低趨勢。在GLDA濃度為2 mmol/kg時地上和地下部生物量均達(dá)最大值，分別較對照提高9.39%和2.08%;當(dāng)GLDA濃度為5 mmol/kg時地上和地下部生物量均降至最低值，分別較對照顯著降低23.94%和12.50%（表1）。

耐性系數(shù)可反映出狼尾草對Cd脅迫的耐受性，耐性系數(shù)越高，表明狼尾草生長越優(yōu)良。從圖1可看出，在GLDA處理下狼尾草地上部耐性系數(shù)在0.76～1.07，地下部耐性系數(shù)在0.87～1.01;在低濃度GLDA（≤2 mmol/kg）處理下，地上部耐性系數(shù)明顯高于地下部，且地上部耐性系數(shù)大于1.00，在GLDA濃度為5 mmol/kg時地上部和地下部耐性系數(shù)均顯著低于對照。

2. 2 GLDA處理對狼尾草葉綠素含量的影響

從表2可看出，隨著GLDA濃度的增加，狼尾草葉綠素a含量、總?cè)~綠素含量和葉綠素a/b均呈先升后降的變化趨勢，均在GLDA濃度為2 mmol/kg時達(dá)最大值（1.08 mg/g、1.42 mg/g和3.29），分別為對照的1.16、1.09和1.19倍，均在GLDA濃度為5 mmol/kg時降至最低值（0.82 mg/g、1.24 mg/g和和2.10），分別較對照顯著降低11.83%、4.62%和24.19%。GLDA處理下狼尾草的葉綠素b和類胡蘿卜素含量與對照間差異不顯著，其中葉綠素b含量隨GLDA濃度的增加呈先降后升的變化趨勢，在濃度為2 mmol/kg時降至最低值（0.34 mg/g），類胡蘿卜素含量則先升高后降低，在GLDA濃度為2 mmol/kg時達(dá)最大值（0.27 mg/g）。

2. 3 GLDA處理對狼尾草各部分富集Cd的影響

從圖2可看出，對照的狼尾草根、莖、葉中Cd含量表現(xiàn)為根（61.06 mg/kg）>葉（28.56 mg/kg）>莖（14.40 mg/kg）的分布特征。狼尾草根部Cd含量隨著GLDA濃度的增加呈先升高后略有降低的變化趨勢，GLDA濃度為1～5 mmol/kg時狼尾草根部Cd含量較對照分別顯著增加5.76%、10.96%、13.56%、15.25%和11.01%，GLDA濃度為4 mmol/kg時達(dá)最大值（70.37 mg/kg）;狼尾草莖的Cd含量隨著GLDA濃度增加呈先升高后降低的變化趨勢，在2 mmol/kg時達(dá)最大值（22.82 mg/kg），較對照增加58.47%，GLDA濃度達(dá)3 mmol/kg時逐漸降低，但3～5 mmol/kg GLDA處理莖中Cd含量分別較對照增加52.29%、45.21%和15.90%;狼尾草葉片Cd含量隨GLDA濃度增加也表現(xiàn)為先升后降的變化趨勢，在2 mmol/kg時達(dá)最大值（52.99 mg/kg），較對照顯著增加85.54%，GLDA濃度為3～5 mmol/kg時葉片Cd含量逐漸降低，較濃度2 mmol/kg時分別降低19.25%、23.93%和32.19%，但較對照分別顯著升高49.82%、41.14%和25.81%。

2. 4 GLDA處理對狼尾草富集系數(shù)、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和植物修復(fù)系數(shù)的影響

由圖3可知，對照的狼尾草根富集系數(shù)為3.21，當(dāng)GLDA濃度為1～5 mmol/kg時根富集系數(shù)逐漸增大，較對照顯著增加4.67%～13.08%;狼尾草莖和葉富集系數(shù)在對照下分別為0.76和1.50，當(dāng)GLDA濃度為2 mmol/kg時達(dá)最大值（1.18和2.74），分別較對照顯著增加55.26%和82.67%，隨著GLDA濃度的繼續(xù)增加（3～5 mmol/kg），狼尾草莖和葉的富集系數(shù)逐漸降低，但均高于對照，莖富集系數(shù)分別為對照的1.50、1.39和1.18倍，葉富集系數(shù)分別為對照的1.48、1.37和1.29倍。

從圖4可看出，狼尾草轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)隨著GLDA濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，在GLDA濃度為2 mmol/kg時達(dá)最大值（1.12），較對照顯著增加60.00%，其余處理狼尾草轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1.00。狼尾草植物修復(fù)系數(shù)也呈先升高后降低的變化趨勢，在GLDA濃度為2 mmol/kg時達(dá)最大值（1.93）。除5 mmol/kg GLDA處理外，其余處理的植物修復(fù)系數(shù)均大于1.00，分別較對照增加47.00%、93.00%、34.00%和13.00%。

2. 5 相關(guān)分析結(jié)果

對螯合劑GLDA在不同濃度條件下與狼尾草各生長指標(biāo)及Cd富集含量的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果（表3）表明，GLDA處理濃度與狼尾草株高、葉綠素含量、地上部生物量及地下部生物量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01，下同），而與地下部Cd含量呈極顯著正相關(guān);葉綠素含量與株高、地上部生物量及地下部生物量呈極顯著正相關(guān);GLDA不同濃度處理相關(guān)性最高的是株高，相關(guān)系數(shù)為-0.807。

3 討論

植物的株高和根長是衡量植物對重金屬抗性的重要指標(biāo)，也是對重金屬耐性最直觀的體現(xiàn)（賀玉龍等，2020;Malik et al.，2021）。添加螯合劑會影響植株的生長，Yang等（2020）研究表明施入螯合劑后顯著降低玉米的生長指標(biāo)，而在邱亞群等（2021）對蜈蚣草修復(fù)As污染土壤添加GLDA的研究中，低濃度GLDA可促進(jìn)蜈蚣草的株高生長和生物量積累。本研究結(jié)果表明，狼尾草株高和根長隨GLDA濃度的變化表現(xiàn)為低促高抑，與賀玉龍等（2020）添加GLDA低濃度（2.5 mmol/kg）促進(jìn)三葉草生長而高濃度對植物有毒害作用的研究結(jié)果基本一致。高濃度GLDA處理下，狼尾草株高顯著降低，表明GLDA對株高的抑制效果大于根長。

植物生物量是反映植物在重金屬脅迫下修復(fù)能力的重要指標(biāo)（Malik et al.，2021）。本研究結(jié)果表明，與對照相比，狼尾草地上部生物量和植株總生物量隨著GLDA濃度的增加而先升后降，地下部生物量總體表現(xiàn)為逐漸下降，在GLDA濃度為5 mmol/kg時狼尾草出現(xiàn)植株萎蔫，葉片發(fā)黃現(xiàn)象。綜上可見，低濃度GLDA能促進(jìn)狼尾草生物量積累，而濃度過高會毒害植物，降低生物量積累。耐性系數(shù)表明，當(dāng)施加GLDA濃度較低時（≤2 mmol/kg），狼尾草對Cd耐性較高，生長更為優(yōu)良，與衛(wèi)澤斌等（2015）在土壤中添加10 mmol/kg GLDA時抑制東南景天生長的研究結(jié)果類似，螯合劑濃度過高會影響植物營養(yǎng)吸收（Hseu et al.，2013），因此應(yīng)選擇適宜濃度的GLDA添加到土壤中。

葉綠素和類胡蘿卜素是植物進(jìn)行光合作用的重要參數(shù)，可反映植物光合能力強(qiáng)弱及受傷害程度（夏涓文等，2019;楊建偉等，2020）。本研究結(jié)果表明，狼尾草葉綠素a和總?cè)~綠素含量隨著GLDA濃度的增加先升高后降低，與地上部生物量變化相同，說明低濃度GLDA可促進(jìn)狼尾草的光合作用，而高濃度GLDA對狼尾草造成毒害，使葉綠素a合成受阻從而抑制光合效率（Han et al.，2018），降低狼尾草生物量，與王思予等（2017a）的研究結(jié)果一致。葉綠素b和類胡蘿卜素含量雖有變化，但與對照相比差異不顯著，與王思予等（2017b）對黑麥草的研究有所差異，可能是由于植物種類不同，在重金屬Cd脅迫下狼尾草葉綠素a起主導(dǎo)作用。本研究中，低濃度GLDA可通過促進(jìn)葉綠素a的生成來強(qiáng)化狼尾草對重金屬Cd的耐性，對維持狼尾草正常的生理狀態(tài)方面發(fā)揮著積極作用。

添加螯合劑可活化土壤中的重金屬，增加其有效態(tài)含量，更有利于植物吸收土壤中的重金屬（Manoj et al.，2020）。在本研究中，GLDA處理下狼尾草根、莖、葉中Cd含量與對照相比均明顯增加，說明添加GLDA可有效提升狼尾草植株內(nèi)的Cd含量。但隨著GLDA濃度的持續(xù)增加，狼尾草葉片中Cd含量先升高后降低，與地上部生物量趨勢一致，與周寬等（2021）對葎草修復(fù)Cd污染土壤添加GLDA研究得到的結(jié)果相同，原因可能是GLDA濃度過高會影響植物地上部生物量，從而導(dǎo)致葉片中Cd含量降低。狼尾草中Cd元素的遷移能力用富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)表示，值越大，植物對重金屬從土壤到根、從土壤到地上部以及從根到地上部遷移能力越強(qiáng)（Wang et al.，2019）。在本研究中，GLDA的添加顯著增加了根、莖、葉的富集系數(shù)，且表現(xiàn)為根>葉>莖，表明土壤中的Cd更多地積累在狼尾草根部，與王瑜等（2015）在不同濃度Cd脅迫下4種狼尾草材料的Cd2+主要富集在根部的研究結(jié)果一致。其原因可能是由于狼尾草根部分泌的低分子量有機(jī)酸與Cd結(jié)合，促進(jìn)了狼尾草根部對Cd的吸收（韋朝陽和陳同斌，2001）。對照的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較低，隨著添加GLDA濃度的增加而先升高后降低，且在GLDA濃度為2 mmol/kg時，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1.00，表明GLDA可增強(qiáng)狼尾草的Cd轉(zhuǎn)運(yùn)能力，與Wei等（2012）應(yīng)用螯合劑提高萬壽菊轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的研究結(jié)果基本一致，GLDA在增強(qiáng)植物提取方面具有巨大潛力。

狼尾草與其他修復(fù)植物的不同之處在于其生長迅速，生物量大，可通過多次收割地上部去除土壤中的重金屬。因此，在評價添加GLDA處理下狼尾草修復(fù)效果時，應(yīng)綜合考慮狼尾草的生物量和重金屬含量，計算其植物修復(fù)系數(shù)（Li et al.，2020）。在本研究中，狼尾草的植物修復(fù)系數(shù)在GLDA濃度為2 mmol/kg時最大，之后隨著GLDA濃度的繼續(xù)增加而開始下降。這是因?yàn)楦邼舛菺LDA形成的螯合物過多對狼尾草根系有毒害作用，降低了狼尾草地上部生物量，從而影響其提取效率，進(jìn)而影響其修復(fù)能力（Yang et al.，2020）。因此，在GLDA與植物修復(fù)相結(jié)合時，有必要考慮植物生長和重金屬吸收之間的平衡來確定最佳的GLDA濃度。

4 結(jié)論

低濃度GLDA（≤2 mmol/kg）能顯著促進(jìn)狼尾草生長，高濃度則表現(xiàn)出毒害作用抑制狼尾草生長。GLDA濃度為2 mmol/kg時可通過促進(jìn)葉綠素的生成提高光合效率，使狼尾草的生物量顯著增加。施加GLDA可顯著促進(jìn)狼尾草對重金屬Cd的富集含量，提高轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。GLDA對狼尾草修復(fù)Cd污染的最適濃度為2 mmol/kg，可顯著提高狼尾草的修復(fù)效率。

參考文獻(xiàn)：

陳能場，鄭煜基，何曉峰，李小飛，張曉霞. 2017. 《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》探析[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，36（9）：1689-1692. [Chen N C，Zheng Y J，He X F，Li X F，Zhang X X. 2017. Analysis of the Report on the national general survey of soil contamination[J]. Journal of Agro-Environment Science，36（9）：1689-1692.] doi：10.11654/jaes.2017-1220.

陳雅麗，翁莉萍，馬杰，武曉娟，李永濤. 2019. 近十年中國土壤重金屬污染源解析研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，38（10）：2219-2238. [Chen Y L，Weng L P，Ma J，Wu X J，Li Y T. 2019. Review on the last ten years of research on source identification of heavy metal pollution in soils[J]. Journal of Agro-Environment Science，38（10）：2219-2238.] doi：10.11654/jaes.2018-1449.

串麗敏，趙同科，鄭懷國，趙靜娟，張曉靜，譚翠萍，李光達(dá). 2014. 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，37（S2）：213-222. [Chuan L M，Zhao T K，Zheng H G，Zhao J J，Zhang X J，Tan C P，Li G D. 2014. Research advances in remediation of heavy metal contaminated soils[J]. Environmental Science & Techno-logy，37（S2）：213-222.] doi：10.3969/j.issn.1003-6504. 2014.120.043.

丁竹紅，胡忻，尹大強(qiáng). 2009. 螯合劑在重金屬污染土壤修復(fù)中應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，18（2）：777-782. [Ding Z H，Hu X，Yin D Q. 2009. Application of che-lants in remediation of heavy metals-contaminated soil[J]. Ecology and Environmental Sciences，18（2）：777-782.] doi：10.3969/j.issn.1674-5906.2009.02.067.

關(guān)海燕. 2019. 三種景天屬植物對Cd、Pb脅迫的響應(yīng)及富集特征研究[D]. 北京：北京林業(yè)大學(xué). [Guan H Y. 2019. Response and accumulation of 3 sedums to cadmium and lead stress[D]. Beijing：Beijing Forestry University.]

韓廿，黃益宗，魏祥東，鐵柏清，張盛楠，王丙爍，保瓊莉，黃永春. 2019. 螯合劑對油葵修復(fù)鎘砷復(fù)合污染土壤的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，38（8）：1891-1900. [Han N，Huang Y Z，Wei X D，Tie B Q，Zhang S N，Wang B S，Bao Q L，Huang Y C. 2019. Effect of chelating agents on remediation of cadmium and arsenic complex contaminated soil using oil sunflower[J]. Journal of Agro-Environment Science，38（8）：1891-1900.] doi：10.11654/jaes. 2019-0568.

賀玉龍，余江，謝世前，李佩柔，周寬，何歡. 2020. 可生物降解螯合劑GLDA強(qiáng)化三葉草修復(fù)鎘污染土壤[J]. 環(huán)境科學(xué)，41（2）：979-985. [He Y L，Yu J，Xie S Q，Li P R，Zhou K，He H. 2020. Enhanced phytoextraction of cad-mium contaminated soil by Trifolium repens with biodegradable chelate GLDA[J]. Environmental Science，41（2）：979-985.] doi：10.13227/j.hjkx.201907117.

蔣欣梅，薛冬冬，于錫宏，吳鳳芝，許鏵月，李鈺鋒，曲娟娟，閆雷. 2020. 玉米秸稈生物炭對鎘污染土壤中小白菜生長的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，36（4）：1000-1006. [Jiang X M，Xue D D，Yu X H，Wu F Z，Xu H Y，Li Y F，Qu J J，Yan L. 2020. Effects of corn-stalk biochar on the growth of Chinese cabbage in cadmium contaminated soil[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，36（4）：1000-1006.] doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2020.04.027.

喬云蕾. 2016. 幾種植物對土壤重金屬鎘、鉻污染的修復(fù)潛力研究[D]. 金華：浙江師范大學(xué). [Qiao Y L. 2016. Study on remedial of Cd and Cr contamination in soil by seve-ral plants[D]. Jinhua：Zhejiang Normal University.]

覃建軍，唐盛爽，蔣凱，黃敬，侯紅波，龍堅，彭佩欽. 2020. 螯合劑GLDA對象草修復(fù)鎘污染農(nóng)田的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，41（8）：3862-3869. [Qin J J，Tang S S，Jiang K，Huang J，Hou H B，Long J，Peng P Q. 2020. Effects of chelate GLDA on the remediation of cadmium contaminated farmland by Pennisetum purpureum Schum[J]. Environmental Science，41（8）：3862-3869.] doi：10.13227/j.hjkx.202002070.

邱亞群，李益華，彭佩欽，李二平，余振華. 2021. 螯合劑添加對蜈蚣草修復(fù)砷污染土壤效果的影響分析[J]. 環(huán)境工程，39（3）：204-209. [Qiu Y Q，Li Y H，Peng P Q，Li E P，Yu Z H. 2021. Effect of chelating agent on Pteris vittata for remediation of arsenic-contaminated soil[J]. Environmental Engineering，39（3）：204-209.] doi：10.13205/j.hjgc.202103029.

王瑞琛. 2020. 螯合劑與植物生長調(diào)節(jié)劑強(qiáng)化修復(fù)鎘/鉛污染土壤研究[D]. 西安：西安理工大學(xué). [Wang R C. 2020. The study on chelating agent and plant growth regulator to strengthen plant phytoextract cadmium/lead contaminated soil[D]. Xi’an：Xi’an University of Technology.]

王思予，多立安，趙樹蘭. 2017a. 可降解螯合劑對草坪植物高羊茅發(fā)育及生理的影響[J]. 園藝學(xué)報，44（11）：2186-2194. [Wang S Y，Duo L A，Zhao S L. 2017a. Effects of biodegradable chelator on growth and physiology of Festuca arundinacea seedlings[J]. Acta Horticulturae Sinica，44（11）：2186-2194.] doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2017- 0052.

王思予，趙樹蘭，多立安. 2017b. 可降解絡(luò)合劑對黑麥草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J]. 種子，36（9）：17-22. [Wang S Y，Zhao S L，Duo L A. 2017b. Effect of biodegradable chelator on seed germination and seeding growth of Lo-lium perenne L.[J]. Seed，36（9）：17-22.] doi：10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.09.017.

王天順，陳偉，楊玉霞，李曉妤，蔣文艷，王海軍，廖潔，莫磊興. 2020. 螯合劑處理下鉆葉紫苑對土壤重金屬的吸收富集效應(yīng)[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，51（2）：291-298. [Wang T S，Chen W，Yang Y X，Li X Y，Jiang W Y，Wang H J，Liao J，Mo L X. 2020. Effects of chelators on the uptake and accumulation of heavy metals by Aster subulatus Michx.[J]. Journal of Southern Agriculture，51（2）：291-298.] doi：10.3969/j.issn.2095-1191.2020.02.006.

王瑜，袁慶華，苗麗宏. 2015. 不同狼尾草幼苗對鎘脅迫的響應(yīng)[J]. 草地學(xué)報，23（1）：130-136. [Wang Y，Yuan Q H，Miao L H. 2015. Responses of four different Pennisetum Alopecuroides germplasms to cadmium stress[J]. Acta Agrestia Sinica，23（1）：130-136.] doi：10.11733/j.issn. 1007-0435.2015.01.021.

韋朝陽，陳同斌. 2001. 重金屬超富集植物及植物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報，21（7）：1196-1203. [Wei C Y，Chen T B. 2001. Hyperaccumulators and phytoremediation of heavy metal contami-nated soil：A review of stu-dies in China and abroad[J]. Acta Ecologica Sinica，21（7）：1196-1203.] doi：10.3321/j.issn：1000-0933.2001.07. 024.

衛(wèi)澤斌，陳曉紅，吳啟堂，譚蒙. 2015. 可生物降解螯合劑GLDA誘導(dǎo)東南景天修復(fù)重金屬污染土壤的研究[J]. 環(huán)境科學(xué)，36（5）：1864-1869. [Wei Z B，Chen X H，Wu Q T，Tan M. 2015. Enhanced phytoextraction of heavy metals from contaminated soils using Sedum alfredii Hance with biodegradable chelate GLDA[J]. Environmental Science，36（5）：1864-1869.] doi：10.13227/j.hjkx.2015.05.048.

吳青，崔延瑞，湯曉曉，楊慧娟，孫劍輝. 2015. 生物可降解螯合劑谷氨酸N，N-二乙酸四鈉對污泥中重金屬萃取效率的研究[J]. 環(huán)境科學(xué)，36（5）：1733-1738. [Wu Q，Cui Y R，Tang X X，Yang H J，Sun J H. 2015. Extraction of heavy metals from sludge using biodegradable chelating agent N，N-bis（carboxymethyl） glutamic acid tetrasodium[J]. Environmental Science，36（5）：1733-1738.] doi：10. 13227/j.hjkx.2015.05.031.

夏涓文，徐小遜，盧欣，陳芝吟，唐妍，張世熔. 2019. EGTA與有機(jī)酸聯(lián)合施用對黃麻修復(fù)Cd污染土壤的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，38（2）：333-341. [Xia J W，Xu X X，Lu X，Chen Z Y，Tang Y，Zhang S R. 2019. Effect of combined application of EGTA and organic acid on remediation of Cd-contaminated soil by Corchorus capsularis L.[J]. Journal of Agro-Environment Science，38（2）：333-341.] doi：10.11654/jaes.2018-0686.

楊建偉，杜瑞卿，夏敏，沙文沛，龐發(fā)虎. 2020. 3種螯合劑對鉛脅迫下香樟幼苗生長及鉛富集的影響[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，48（1）：1-8. [Yang J W，Du R Q，Xia M，Sha W P，Pang F H. 2020. Effect of three chelating agents on plant growth and lead accumulation of camphor seedlings under lead stress[J]. Journal of Northeast Forestry University，48（1）： 1-8.] doi：10.13759/j.cnki.dlxb.2020.01. 001.

張熹，何閃英，吳秋玲. 2014. EDTA與GA3強(qiáng)化黑麥草修復(fù)Cd污染土壤及其解毒機(jī)制[J]. 水土保持學(xué)報，28（5）：280-285. [Zhang X，He S Y，Wu Q L. 2014. Remediation of Cd contaminated soil by ryegrass enhanced by EDTA and GA3 and its Detoxification mechanism[J]. Journal of Soil and Water Conservation，28（5）：280-285.] doi：10.13870/j.cnki.stbcxb.2014.05.049.

張運(yùn)紅，和愛玲，楊占平，鄭春風(fēng)，張潔梅，杜君，駱曉聲，潘曉瑩，薛毅芳. 2018. 土壤改良劑對鎘污染土壤小麥抗性、光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，47（12）：57-63. [Zhang Y H，He A L，Yang Z P，Zheng C F，Zhang J M，Du J，Luo X S，Pan X Y，Xue Y F. 2018. Effects of soil amendments on resistance，photosynthetic characteristics and yield of wheat in cadmium-contaminated soils[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences，47（12）： 57-63.] doi：10.15933/j.cnki.1004-3268.2018.12.009.

趙雅曼，陳順鈺，李宗勛，李啟艷，侯曉龍，蔡麗平. 2019. 酸、鎘脅迫對金絲草種子萌發(fā)、幼苗生長及亞顯微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報，28（12）：63-74. [Zhao Y M，Chen S Y，Li Z X，Li Q Y，Hou X L，Cai L P. 2019. Effects of acid and cadmium stresses on seed germination，seedling growth，and submicroscopic structure of Pogonatherum crinitum[J]. Acta Prataculturae Sinica，28（12）：63-74.] doi：10.11686/cyxb2019280.

鄭黎明，張杰，楊紅飛，袁靜. 2017. EDDS對Cd、Pb污染下荻生長、重金屬積累及修復(fù)土壤能力的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，46（8）：61-66. [Zheng L M，Zhang J，Yang H F，Yuan J. 2017. Effects of EDDS on growth，heavy metals accumulation of Miscanthus sacchaiflorus and its remediation capability to contaminated soils under Cd，Pb pollution[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences，46（8）：61-66.] doi：10.15933/j.cnki.1004-3268.2017.08.011.

鄭瑞倫，石東，劉文菊，孫國新，侯新村，胡艷霞，朱毅，武菊英. 2021. 兩種能源草田間條件下對鎘和鋅的吸收累積[J]. 環(huán)境科學(xué)，42（3）：1158-1165. [Zheng R L，Shi D，Liu W J，Sun G X，Hou X C，Hu Y X，Zhu Y，Wu J Y. 2021. Uptake and accumulation of cadmium and zinc by two energy grasses：A field experiment[J]. Environmental Science，42（3）：1158-1165.] doi：10.13227/j.hjkx.2020 08291.

周寬，皇甫卓曦，鐘承韡，丁萍，謝世前，余江. 2021. 可生物降解螯合劑GLDA誘導(dǎo)葎草修復(fù)鎘污染土壤[J]. 環(huán)境工程，39（5）：165-170. [Zhou K，Huangfu Z X，Zhong C W，Ding P，Xie S Q，Yu J. 2021. Biodegradable chelate GLDA enhanced phytoextraction for cadmium-contaminated soil[J]. Environmental Engineering，39（5）：165-170.] doi：10.13205/j.hjgc.202105023.

Han Y L，Zhang L L，Gu J G，Zhao J Z，F(xiàn)u J J. 2018. Citric acid and EDTA on the growth，photosynthetic properties and heavy metal accumulation of Iris halophila Pall. cultivated in Pb mine tailings[J]. International Biodeterioration & Biodegradation，128：15-21. doi：10.1016/j.ibiod. 2016.05.011.

He Z，Shentu J，Yang X，Baligar V C，Zhang T，Stoffella P J. 2015. Heavy metal contamination of soils： Sources，indicators，and assessment[J]. Journal of Environmental Indicators，9：17-18.

Hseu Z Y，Jien S H，Wang S H，Deng H W. 2013. Using EDDS and NTA for enhanced phytoextraction of Cd by water spinach[J]. Journal of Environmental Management，117：58-64. doi：10.1016/j.jenvman.2012.12.028.

Li F L，Qiu Y H，Xu X Y，Yang F，Wang Z W，F(xiàn)eng J R，Wang J D. 2020. EDTA-enhanced phytoremediation of heavy metals from sludge soil by Italian ryegrass（Lolium perenne L.）[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，191：110185. doi：10.1016/j.ecoenv.2020.110185.

Mahar A，Wang P，Ali A，Awasthi M K，Lahori A H，Wang Q，Li R H，Zhang Z Q. 2016. Challenges and opportunities in the phytoremediation of heavy metals contaminated soils：A review[J]. Ecotoxicology and Environmental Sa-fety，126：111-121. doi：10.1016/j.ecoenv.2015.12.023.

Malik B，Pirzadah T B，Tahir I，Hakeem K R，Rather I A，Sabir J S M，Rehman R U. 2021. Lead and aluminium-induced oxidative stress and alteration in the activities of antioxidant enzymes in chicory plants[J]. Scientia Horticulturae，278：109847. doi：10.1016/j.scienta.2020.109847.

Manoj S R，Karthik C，Kadirvelu K，Arulselvi P I，Shanmuga-sundaram T，Bruno B，Rajkumar M. 2020. Understanding the molecular mechanisms for the enhanced phytoremediation of heavy metals through plant growth promoting rhizobacteria：A review[J]. Journal of Environmental Management，254：109779. doi：10.1016/j.jenvman.2019.1097 79.

Wang K，Liu Y H，Song Z G，Wang D，Qiu W W. 2019. Chelator complexes enhanced Amaranthus hypochondriacus L. phytoremediation efficiency in Cd-contaminated soils[J]. Chemosphere，237：124480. doi：10.1016/j.chemosphere.2019.124480.

Wei J L，Lai H Y，Chen Z S. 2012. Chelator effects on bioconcentration and translocation of cadmium by hyperaccumulators，Tagetes patula and Impatiens walleriana[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，84：173-178. doi：10.1016/j.ecoenv.2012.07.004.

Yang Q，Yang C，Yu H，Zhao Z Q，Bai Z K. 2020. The addition of degradable chelating agents enhances maize phytoremediation efficiency in Cd-contaminated soils[J]. Chemosphere，269：129373. doi：10.1016/j.chemosphere.2020. 129373.

收稿日期：2021-02-23

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42077443）;吉林省科技發(fā)展計劃項(xiàng)目（20190303078SF）

通訊作者：曲同寶（1970-），https：//orcid.org/0000-0002-3777-120X，博士，副教授，主要從事園林植物應(yīng)用研究工作，E-mail：qvtb @sina.com

第一作者：國偉強(qiáng)（1995-），https：//orcid.org/0000-0001-8575-4116，研究方向?yàn)閳@林植物應(yīng)用，E-mail：guo067213@163.com